Введение к работе
з Актуальность темы. Непрерывное и полунепрерывное литье металлов и сплавов - современные способы разливки. В технологию превратилось только непрерывное литье слябов. Оно изменило структуру сталеплавильного цеха и явилось движущей силой в формировании идеологии прокатного производства. При разливке сортовых заготовок частота прорывов металла не позволяет увеличивать скорость разливки и выход годного. Улучшение технико-экономических показателей оборудования и качественных характеристик металлопродукции сдерживается отсутствием экспериментальных и теоретических исследований и моделирования процесса и оборудования, промышленно адаптированных алгоритмов, достоверных источников и средств контроля параметров. Большая группа цехов с плавильными агрегатами малой и средней емкости, составляющими основу заготовительного производства машиностроения, вообще находится вне области непрерывной разливки. Производство новых машин сопряжено с большими капиталовложениями в сферы строительства и проведения высокотемпературных промышленных экспериментов при подборе параметров конструкции и технологических режимов. Цель работы. Создание с использованием системного подхода конструкции сортовой машины по производству заготовок прогнозируемого теплофизического состояния с увеличенным шагом формирования способом горизонтальной разливки, защищенным а.с. 1592100, для условий прямого совмещения с процессами деформациит
Научная новизна. Предложена и реализована математическая модель теплового взаимодействия элементов системы «круглая заготовка-гильзовый кристаллизатор». Она позволила при выборе параметров конструкции и технологических режимов заменить эмпирическое экспериментальное решение вычислительным экспериментом. Модель температурных полей в системе «заготовка-кристаллизатор» позволяет исследовать влияние всех режимных и конструктивных параметров на процесс.
С помощью математической модели можно осуществить, при заданных конструктивных параметрах, сочетание режимных параметров процесса, которое обеспечивает максимально допустимые скорости затвердевания и охлаждения заготовки при высоком качестве структуры. Практическая ценность.
-
Выполнен проект и изготовлено оборудование сортовой машины для литейно-деформационного модуля в составе энергосберегающего комплекса.
-
Конструкция машины обеспечивает практическую реализацию нового способа разливки заготовок по а.с. 1592100 с увеличенным шагом формирования и комплексным введением технологических приемов. Качество поверхности заготовки и структуры высокое.
-
Конструкция машины с типовым набором оборудования оснащена дополнительными устройствами по а.с. 1109243, 1109246 для обеспечения стабильности технологического процесса и повышения качества заготовки.
-
Математическая модель теплового взаимодействия системы «круглая заготовка-гильзовый кристаллизатор» может быть использована для проектирования и исследования технологических процессов и термических условий работы кристаллизатора других типоразмеров и разливаемых сплавов.
Реализация результатов работы. Результаты проверки работоспособности отдельных узлов подтверждены актами испытаний опытных установок. Научно-исследовательские работы, проведенные на опытной установке отливки полых заготовок из алюминиевых сплавов, установили работоспособность системы закрытой подачи металла и возможность получения литой заготовки с качественным состоянием поверхности на участке большого шага формирования. Практическая ценность подтверждена справкой о технико-экономической эффективности. Перспективность
разработок подтверждается предложением фирмы «Manne'smann-Demag» использовать совместные разработки на российском рынке (1988 г.).
Основные положения, выносимые на защиту: 1.Способ горизонтальной полунепрерывной разливки с увеличенным шагом при формировании заготовки прогнозируемого качества. 2.Математическая модель термического состояния системы «круглая заготовка-гильзовый кристаллизатор».
3.Конструктивное исполнение машины литья заготовок мерной длины с закрытой подачей н возможностью подогрева жидкого расплава. 4 Результаты численной реализации математической модели разливки на примере конкретного сплава.
Апробация работы. Основные результаты работы по вопросам совмещения процессов разливки и деформации были доложены на Всесоюзной научно-технической конференции «Непрерывные металлургические процессы. Руда, лом - прокат», Свердловск, 1989. Результаты теоретических исследований по горизонтальной разливке и оборудование для их осуществления были рекомендованы к внедрению в конструктивных разработках на опытной горизонтальной машине непрерывного литья заготовок (ГМНЛЗ) для Красноярского металлургического завода (1980 г.). Отдельные технологические и конструкторские решения по ГМНЛЗ получили положительную оценку в ГКНТ СССР и Госкомитете по делам изобретений и открытий и были запатентованы в Англии, Франции, США, ФРГ, Канаде, Швеции, Италии, Австрии, Австралии. Техническое решение по периодической разливке с увеличенным шагом формирования заготовки экспонировалось на ВДНХ СССР (1986 г.). Результаты исследования микроструктуры заготовок докладывались на 15 Уральской школе металловедов-термистов, Екатеринбург, 2000.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства и 16 иностранных патентов(список
6 приведен в конце автореферата), всего в соавторстве опубликовано 43 работы.
Объем работы. Содержание работы изложено на 156 страницах машинописного текста, включает 41 рисунок, библиографический список из 184 наименований и 8 приложений.